[发明专利]利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法

摘要

本发明公开了一种利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法。该方法首先称取催化剂和碳源，将上述物质混合配得原料溶液并经由电子蠕动泵输入到管式炉(已升温至先驱体合成温度)，同时通入氮源和载气，在管式炉尾部产物收集器中得到先驱体——含有氮掺杂模板的碳包铁纳米核壳颗粒；然后将上述核壳颗粒置于盐酸与硝酸混合溶液中，加热并磁力搅拌，反应接述后过滤、加去离子水冲洗，直至滤液呈中性，随即干燥，得空心氮掺杂碳纳米笼；最后将上述纳米笼置于石英管式炉中并抽真空，加热至氮掺杂模板脱附温度，保温后脱附氮掺杂模板，随炉冷却，得到超高比表面积的多孔壁碳纳米笼。上述本发明的方法易于操作，后处理简易，适合工业化生产。

主权项

1.一种利用氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备先驱体——含氮掺杂模板的碳包覆铁复合纳米颗粒将管式炉温度升至600～1350℃，通入氮源气体以及惰性气体；同时将质量比为5:80～20:1的催化剂与碳源形成的先驱体原料试剂经蠕动泵由管式炉内部的喷射器喷入进行反应，反应结束后，得到含氮掺杂模板的碳包覆铁复合纳米颗粒，即先驱体；其中：所述的催化剂为羰基铁；(2)制备氮掺杂的碳纳米笼将步骤(1)得到的先驱体置于无机酸溶液中，加热搅拌；再加去离子水冲洗、过滤，直至滤液呈中性，烘干，得到除掉铁颗粒的氮掺杂碳纳米笼；(3)热处理脱附氮掺杂模板制备多孔壁碳纳米笼将步骤(2)所得的氮掺杂碳纳米笼置于真空管式炉中，抽真空，加热至200～400℃后，保温0.5～3小时脱附氮掺杂模板，再随炉冷却即得超高比表面积的多孔壁碳纳米笼，其比表面积为950m2/g或者1200m2/g；其中：步骤(1)中，氮源气体为氨气或一氧化氮；碳源为丙酮。